Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Схема установки
Обработка результатов опытов: Таблица 1.
Таблица 2.
1)Находим скорость истечения для круглого устройства -коэффициент скорости; - Коэффициент местного сопротивления.
2. Расход жидкость. ; -Коэффициент расхода. 3) Опытное значение скорости истечения. 4) Опытное значение расхода определяется объёмным методом:
5) Время опорожнения резервуара постоянного сечения:
Вывод: в ходе лабораторной работы мы ознакомились с конструкцией отверстий в «тонкой стенке», насадок и особенностями истечения из них. Определили по напору скорости истечения через различные отверстия и цилиндрическую насадку, сравнили полученные величины с опытными значениями, рассчитанными по измеренным координатам. Определили расход воды при истечении через различные отверстия и цилиндрические насадки, сравнили полученные величины с опытными значениями, измеренными объемным методом. Рассчитали время истечения воды через отверстия в «тонкой стенке» или цилиндрические насадки при переменном напоре и сравнение расчетного значения с опытным, измеренным с помощью секундомера.
Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования «Казанский Национальный Исследовательский Технологический Университет» Кафедра: «Процессы и аппараты химических технологий»
ОТЧЁТ по лабораторной работе №11 «Изучение гидродинамики зернистого слоя»
Выполнил: Проверил: профессор, д.т.н.__________Клинов А.В.
г.Казань, 2014г.
Цель работы: 1)изучение зависимости сопротивления слоя зернистого материала от скорости воздуха; 2)cравнение расчетных и экспериментальных значений критической скорости, и сопротивления, а также порозности взвешенного слоя.
Состояние и условия существования взвешенного слоя зависят от скорости восходящего потока газа или жидкости, а также от физических свойств системы – плотности, вязкости среды, размеров и плотности частиц и др. На рис.1 показаны различные состояния слоя зернистого материала в зависимости от фиктивной скорости газового или жидкостного потока, проходящего через слой. Рис.1. Взвешенный слой при различных скоростях газового потока. а–неподвижный слой (режим фильтрации газа); б–однородный псевдоожиженный слой; в–неоднородный псевдоожиженный слой; г–унос твердых частиц; д–взвешенный слой с поршнеобразованием; е–взвешенный слой с каналообразованием; График зависимости Δ p от фиктивной скорости w газового или жидкостного потока, проходящего через слой:
Условием перехода неподвижного слоя твердых частиц в взвешенное состояние является равенство давления со стороны среды и веса слоя, приходящегося на единицу площади его поперечного сечения. На рис.2 показано изменение сопротивления слоя зернистого материала в зависимости от фиктивной скорости газового или жидкостного потока, проходящего через слой cнизу вверх.
а–кривая идеального псевдоожижения; б–реальные кривые псевдоожижения; в–кривая псевдоожижения для слоя с поршнеобразованием (кривая1) и с каналообразованием (кривая2) Схема экспериментальной установки: 1-корпус; 2-нижняясетка; 3-слойчастиц; 4-верхняясетка; 5-диафрагма; 6-дифманометрдиафрагмы; 7-дифманометр; 8-ЛАТР; 9 -вентилятор; 10-электродвигатель
Таблица измеренных и рассчитанных величин:
Справочный материал к расчетам: d – 0, 005 м – диаметр шарообразной частицы; плотность воздуха = 1, 29 кг/м3 – плотность воздуха; 1, 8*10-5 Па с – вязкость воздуха; 850 кг/м3 – плотность частицы. 1. По соотношению определили фиктивные скорости газа w 0 для всех опытов.
2. Нашли расчетное значение расч., используя последовательные соотношения 3. Найдем расчетное гидравлическое сопротивление неподвижного слоя по соотношениям считая частицы шарообразными (Ф=1) и псевдоожиженного
Порозность ; Удельная поверхность а, ;
; ;
Коэфф. Сопратив
Гидродинамическое сопротивление неподвижного слоя 4. Определили экспериментальные значения порозности псевдоожиженного слоя, а расчетные - по графической зависимости Экспериментальные значения порозности: ;
Критерий Лященко:
5. На основании данных отчетной таблицы построили график зависимости по которому определили экспериментальное значение критической скорости , соответствующее началу псевдоожижения.
Вывод: Мы изучили гидродинамику зернистого слоя, изучили зависимости сопротивления слоя зернистого материала от скорости воздуха; cравнили расчетные и экспериментальные значения критической скорости, и сопротивления, а также порозности взвешенного слоя.
Цель работы: 1. Ознакомится со схемой установки и конструкцией теплообменника типа «труба в трубе»; 2. Найти опытные и расчетные значения коэффициента теплопередачи при различных условиях проведения эксперимента; 3. Проанализировать влияние различных факторов на коэффициент теплоотдачи и теплопередачи. Принадлежности: Двухсекционный теплообменник типа «труба в трубе», трубопроводы для подвода и отвода холодной и горячей воды, запорные арматуры и контрольно-измерительные приборы.
Схема установки:
Таблица опытных данных и результатов расчёта:
Таблица определения опытных значений коэффициента теплопередачи:
Та блица приближённого расчёта коэффициента теплопередачи:
Пример обработки данных: 1)средняя температура теплоносителя: 2) тепловая нагрузка теплообменника: 3) средняя тепловая нагрузка теплообменника:
4)средняя движущая сила теплопередачи: 4) площадь поперечного сечения: 5) смоченный периметр: 6) средняя скорость теплоносителя:
7) эквивалентный диаметр: 8) критерий Рейнольдса: 9) критерий Прандтля: 10) критерий Нуссельта а) критерий Нуссельта для горячего: б) критерий Нуссельта для холодного:
11) коэффициент теплоотдачи: 12) суммарное термическое сопротивление стенки:
14)коэффициент теплопередачи:
Вывод: 1. ознакомились со схемой установки и конструкцией теплообменника типа «труба в трубе»; 2. наши опытные и расчетные значения коэффициента теплопередачи при различных условиях проведения эксперимента; 3. проанализировали влияние различных факторов на коэффициент теплоотдачи и теплопередачи. 4.
Цель работы: 1. Визуальное наблюдение режимов работы ситчатой и колпачковой тарелок. 2. Экспериментальное определение гидравлического сопротивления сухой тарелки. 3. Экспериментальное определение гидравлического сопротивления орошаемой тарелки. 4. Расчетное определение гидравлического сопротивления сухой и орошаемой тарелок. 5. Сравнение экспериментальных и расчетных результатов. 6. Сопоставление гидравлического сопротивления ситчатой и колпачковой тарелок. Принадлежности: Установки состоят из колонн 1 с тремя колпачковыми или ситчатыми тарелками(исследуется средняя тарелка); ротаметра 2 для измерения расхода жидкости; диафрагмы 3, соединенной с наклонным дифманометром 4 для измерения расхода воздуха; указателя 5 уровня жидкости на тарелке; наклонного дифманометра 6 для измерения гидравлического сопротивления тарелки. Схема установки:
Расчетные формулы: 1. гидравлическое сопротивление орошаемой тарелки рассчитывается по формуле: , где – сопротивление сухой тарелки; - сопротивление газо-жидкостного слоя на тарелке; - сопротивление, обусловленное силами поверхностного натяжения жидкости. 2. сопротивление сухой тарелки определяется по уравнению: , где – скорость газа в отверстиях для ситчатой тарелки или в прорезях колпачковой тарелки(скорость в живом сечении); – плотность газа; ξ коэффициент гидравлического сопротивления тарелки. 3. потеря давления на преодоление сил поверхностного натяжения жидкости при входе газа в слой жидкости определяется по формуле: , где σ – коэффициент поверхностного натяжения, – эквивалентный диаметр. Для ситчатой тарелки равен диаметру отверстия, для колпачковой тарелки– эквивалентному диаметру прорези, определяемому по соотношению: , где S = а ⋅ b - площадь свободного сечения прорези, a – высота прорези; b – ее ширина; П = 2a+ b– смоченный периметр прорези. 4. сопротивление газожидкостного слоя рассчитывается по формуле: , где ρ – плотность жидкости, g– ускорение свободного падения. Таблица опытных данных и результатов расчёта: Таблица №1. Опытные и расчетные результаты для сухой тарелки:
Таблица №2. Опытные результаты для орошаемой тарелки:
Таблица №3. Опытные и расчетные результаты:
Пример обработки данных: гидравлическое сопротивление орошаемой тарелки: сопротивление сухой тарелки: коэффициент сопротивления для ситчатой тарелки принимается равным ξ = 1, 8, а для колпачковой тарелки- ξ = 5, 0; скорость газа в отверстиях ситчатой тарелки равна -для ситчатой тарелки; -для колпачковой тарелки; потеря давления на преодоление сил поверхностного натяжения жидкости при входе газа в слой жидкости: Для ситчатой тарелки , для колпачковой тарелки S = а ⋅ b =24мм - площадь свободного сечения прорези, a – высота прорези; b – ее ширина; П = 2a+ b=26мм – смоченный периметр прорези. сопротивление газожидкостного слоя: Вывод: 1. Визуально наблюдали режимы работы ситчатой и колпачковой тарелок. 2. Экспериментально определили гидравлическое сопротивление сухой тарелки. 3. Экспериментально определили гидравлическое сопротивление орошаемой тарелки. 4. Расчетным путём определили гидравлическое сопротивление сухой и орошаемой тарелок. 5. Сравнили экспериментальные и расчетные данные результатов. 6. Сопоставили гидравлическое сопротивление ситчатой и колпачковой тарелок.
Цель работы: 1. визуальное изучение гидродинамических режимов работы насадочной колонны и их характерных особенностей; 2. опытное определение гидравлических сопротивлений сухой и орошаемой насадок; 3. расчет скорости воздуха в точке инверсии фаз; 4. расчет гидравлического сопротивления сухой и орошаемой насадок; 5. сопоставление расчетных и опытных гидравлических сопротивлений для значения плотности орошения, заданного преподавателем; 6. расчет фактора гидродинамического состояния двухфазной системы f, сопоставление его с опытным значением. Принадлежности: Модель аппарата ∅ 100 м выполнена из органического стекла. В качестве насадки использованы керамические кольца Рашига 15х15х2, засыпанные навалом высотой слоя 0.3 м. Основные характеристики насадки: свободный объем ; удельная поверхность ; эквивалентный диаметр Схема установки:
Расчетные формулы: Определение массового расхода фаз :
Определение массового расхода фаз :
Определение фиктивной скорости газа в насадке: Определение гидравлического сопротивления сухой насадки : Определение эквивалентного диаметра канала насадкой : Коэффициент гидравлического сопротивления является функцией критерия Рейнольдса для газа Re и зависит от режима движения газа. Для насадок, засыпанных внавал, определяется из следующих уравнений: При Re≤ 40 При Re> 40 Критерий Рейнольдса определяется по формуле , где µ – динамический коэффициент вязкости газа(пара), Па⋅ с. Определение гидродинамического фактора f: Коэффициент С может быть найден следующем образом: Определение гидравлического сопротивления орошаемой насадки : Таблица опытных данных и результатов расчёта:
Пример обработки данных: Определение массового расхода фаз :
Определение массового расхода фаз :
Определение фиктивной скорости газа в насадке: Определение гидравлического сопротивления сухой насадки : Определение эквивалентного диаметра канала насадкой : Коэффициент гидравлического сопротивления является функцией критерия Рейнольдса для газа Re и зависит от режима движения газа. Для насадок, засыпанных внавал, определяется из следующих уравнений: При Re≤ 40 При Re> 40 Критерий Рейнольдса определяется по формуле , где µ – динамический коэффициент вязкости газа(пара), Па⋅ с. Определение гидродинамического фактора f: Коэффициент С может быть найден следующем образом: Определение гидравлического сопротивления орошаемой насадки : Вывод: 1. визуальное изучение гидродинамических режимов работы насадочной колонны и их характерных особенностей; 2. опытное определение гидравлических сопротивлений сухой и орошаемой насадок; 3. расчет скорости воздуха в точке инверсии фаз; 4. расчет гидравлического сопротивления сухой и орошаемой насадок; 5. сопоставление расчетных и опытных гидравлических сопротивлений для значения плотности орошения, заданного преподавателем; 6. расчет фактора гидродинамического состояния двухфазной системы f, сопоставление его с опытным значением.
Цель работы: 1. Знакомство с устройством и работой лабораторной установки периодической ректификации. 2. Определение числа теоретических ступеней изменения концентрации N и ВЭТС, обеспечиваемых лабораторной колонной. 3. Нахождение опытных и расчетных значений ЧЕП и ВЕП лабораторной пленочной ректификационной колонны. 4. Математическое моделирование ректификационной колонны на компьютере, нахождение расчетного значения состава дистиллята и сопоставление его с опытным. Принадлежности: Основными элементами установки периодической ректификации, представленной на рис., являются: трубчатая ректификационная колонна 1, куб-испаритель 2, электронагреватель 3, дефлегматор 4, холодильник дистиллята 5, сборник дистиллята 6, автотрансформатор 7 и контрольно-измерительные приборы. Схема установки:
результаты измерений таблица 1
Обработка опытных данных 1. определение опытных значений числа теоретических ступеней и высоты эквивалентной теоретической ступени (ВЭТС) , обеспечиваемых колонной. Таблица 2
По данным таблицы 2 строится равновесная линия у*(х) на у-х диаграмме. Из графика №1. Определили число ступеней изменения концентрации. , тогда величина ВЭТС можно найти из уравнения (при Н=1, 4м): . 2. приближенное определение опытных значений числа и высоты единиц переноса, обеспечиваемых колонной. Приближенно определили число единиц переноса по графику: ; этому числу соответствует значение ВЕП, которое можно найти по уравнению 3. приближенное определение расчетных значений высоты и числа единиц переноса, обеспечиваемых колонной. ρ х1 =735 кг/м3; ρ х2 = 958 кг/м3; ρ у1 = 1, 5 кг/м3; ρ у2 = 0, 58 кг/м3; μ х1 = 0, 4∙ 10-3 Па∙ с; μ х2 = 0, 28∙ 10-3 Па∙ с; μ у1 = 0, 9∙ 10-5 Па∙ с; μ у2 = 1, 2∙ 10-5 Па∙ с; М1 = 46 кг/кмоль; М2 = 18 кг/кмоль. Определяем средние концентрации этанола в колонне:
Определим скорость пара в колонне
Находим плотности, динамические коэффициенты вязкости, коэффициенты диффузии жидкой и паровой фаз, а также мольную массу жидкой смеси: для расчета необходимо знание hx u hy.
тогда число единиц переноса будет равно:
таблица 3
Вывод: ознакомились с устройством и работой лабораторной установки периодической ректификации; определили число теоретических ступеней изменения концентрации ( =1, 5) и числа единиц переноса (). Нашли опытным и расчетным путем значения ЧЕП и ВЕП. Относительная ошибка удовлетворительна. «Казанский национальный исследовательский технологический университет»
Лабораторная работа №22 «Изучение процесса ректификации»
Выполнил: Проверил: профессор, д.т.н.__________Клинов А.В.
г.Казань, 2014г. Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования «Казанский Национальный Исследовательский Технологический Университет» Кафедра: «Процессы и аппараты химических технологий»
ОТЧЁТ по лабораторной работе №22 «Изучение процесса ректификации»
Выполнила: Проверил: профессор, д.т.н.__________Клинов А.В.
г.Казань, 2014г.
|